JP2009187422A - 階調変調装置、画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】視聴条件に応じて最適なフィルタ係数を設定することにより、人間の視覚特性に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調させる。
【解決手段】階調変調器２００は、ΔΣ変調器を構成しており、量子化誤差を高周波領域に変調した出力信号ＯＵＴ（ｘ、ｙ）を出力するノイズシェーピング効果を有するフィルタである。フィルタ係数保持部２７０は、視聴条件（画素密度および視聴距離）に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持する。視聴条件決定部２８０は、表示装置３０から画面の縦の長さおよび画面の縦方向の画素数を受け取ってそれらに基づいて視聴条件を算出する。フィルタ係数設定部２６０は、フィルタ係数保持部２７０に保持されているフィルタ係数のうち、視聴条件決定部２８０から供給された視聴条件に基づいてフィルタ係数を選択して、そのフィルタ係数を階調変調器２００に設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像処理装置に関し、特に画像信号の各画素の画素値を量子化する画像処理装置、その量子化における階調変調装置、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。

デジタルカムコーダ、コンピュータグラフィックまたはアニメーションなどのデジタル映像表示においては、素材の持つ階調のビット数と、表示装置のビット数またはＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）やＤＶＩ（Digital Visual Interface）などのデジタル伝送インターフェース上のビット数とは必ずしも一致しない。また、デジタル映像信号を取り扱う機器内の信号処理においても、処理の計算過程と機器内での映像信号データの伝送ビット数とに違いが生じる場合がある。

図２０は、表示装置にデジタル画像を表示させるまでの各構成部の処理ビット数とバス上のビット数とを例示するブロック図である。図２０には、画像処理部８１１、画素密度変換部８１２、カラーモード変換部８１３、パネル制御部８１４および表示部８１５が示されており、画像処理部８１１に入力された画像信号は、順次処理されて最終的に表示部８１５で表示される。この場合、各構成部内における処理のビット数と各構成部の間を接続するバスの信号線のビット数とに相違があることがわかる。例えば、パネル制御部８１４においては、内部の計算は１０ビットであるが、入力信号と出力信号は８ビットのＲＧＢ信号であり、入出力信号と内部計算とのビット数に違いがある。このよう場合には、階調変換としてビット数の変換が必要となり、一般的には、必要なビット数分だけ単純にビット数をシフトさせるビットシフトや、量子化ステップを等間隔に広げるために変換前のビット数で一旦除算して０から１の間に正規化した上で、必要なビット数分だけ掛けるなどの手法が用いられる。

図２１は、ビットシフトによる１０ビットから８ビットへの階調変換を示す図である。図２１には、１０ビット階調表現８２０およびビットシフト後の８ビット階調表現８３０が示されている。この場合、左から８ビット（上位８ビット）を右に２ビット移動させる（下位の２ビットを切り捨てる）ことにより、ビット数を１０ビットから８ビットに変換している。

しかし、このように下位２ビットを切り捨ててしまうと、滑らかなグラデーションなどの画像や晴れた日の青空のような濃淡の変化が少ない平坦な画像などでは、人間の視覚特性も影響して、バンディング（Banding）やマッハバンドと呼ばれる階段状の段差が見えてしまう場合がある。

このようなビット数の削除に伴い発生する量子化誤差は、画像品質を劣化させる原因となる。この対策としては、ディザ法や誤差拡散法と呼ばれる手法が一般的に用いられ、これらは、バンディングの境目にＰＤＭ（Pulse Depth Modulation）調のノイズを付加することにより、階段状の段差を目立たなくさせる手法である。

図２２は、１０ビットから８ビットへのビットシフトに対しＰＤＭ調のノイズを付加した場合の画素値の変化を例示するグラフである。図２２（ａ）乃至（ｃ）では、横軸を画像における水平方向の座標とし、縦軸を各座標における画素値としている。なお、縦軸の画素値のレベルについては、便宜上、０から８までとしている。図２２（ａ）は、１０ビットに量子化されたグレースケール画像の画素値を示すグラフである。この図２２（ａ）では、水平方向について、左から右に画素値のレベルが１ずつ徐々に増加している。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示した１０ビットのグレースケール画像について、下位２ビットを切り捨てて、８ビットに量子化した画像の画素値の例を示すグラフである。この場合、画素値が階段状に大きく変化する様子がわかる。図２２（ｃ）は、図２２（ｂ）に示した８ビットにビット数変換された画像について、ＰＤＭ調のノイズを付加した画像の画素値の変化を例示するグラフである。この場合、パルス的に画素値が増減するノイズが付加され、階段状の段差に近づくにつれてノイズ同士の間隔が狭くなっていることがわかる。このようにパルス的に画素値を変化させ、さらに、そのパルス間隔を変化させることにより、階段状の段差が見えにくくなる。ここで、実際のグレースケール画像を例にしてＰＤＭ調のノイズ付加による影響について次図を参照して説明する。

図２３は、１０ビットから８ビットへのビットシフトに対しＰＤＭ調のノイズを付加した場合における画像を例示する図である。図２３（ａ）は、１０ビットのグレースケールの画像である。垂直方向に対しては画素値が変わらないが、水平方向に対しては画素値が徐々に変化している。図２３（ｂ）は、１０ビットのグレースケールの画像について、下位２ビットを切り捨てて、８ビットに変換した画像の例である。この場合、画素値が急峻に変化する様子がはっきりと読み取れる状態になっている。図２３（ｃ）および（ｄ）は、図２３（ｂ）に示した８ビットに量子化したグレーススケールの画像にＰＤＭ調のノイズを付加した画像である。図２３（ｃ）および（ｄ）ともに、階段状の段差が目立たなくなっていることがわかる。図２３（ｃ）は、ディザ法によるものであり、図２３（ｄ）は、誤差拡散法によるものである。このディザ法と誤差拡散法との違いとしては、ディザ法は、人間の視覚特性に関係なくノイズを付加するのに対し、誤差拡散法は、人間の視覚特性を考慮してノイズを付加する点に大きな違いがある。この誤差拡散法に用いられる代表的な２次元フィルタとしては、Ｊａｒｖｉｓ，Ｊｕｄｉｃｅ＆Ｎｉｎｋｅのフィルタ（以下、Ｊａｒｖｉｓフィルタと称する。）や、Ｆｌｏｙｄ＆Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇのフィルタ（以下、Ｆｌｏｙｄフィルタと称する。）が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

ここで、人間の視覚特性を表現するためには、横軸に空間周波数ｆ［単位：ｃｐｄ（cycle/degree）］、縦軸にコントラスト感度を表すコントラスト感度曲線が用いられる。空間周波数とは、視野角に対する単位角度（視野角１度）あたりで表示できる縞の本数を表す。この空間周波数の最高周波数は、表示装置の画素密度（単位長さあたりの画素数）と視聴距離によって定まる。

図２４は、表示装置における空間周波数の最高周波数の算出に関する図である。図２４（ａ）および（ｂ）では、角度θが視野角１度を表しており、視聴距離Ｄが図２４（ｂ）に示すように表示装置と視聴者との間の距離を表している。角度θおよび視聴距離Ｄから次式の関係式を用いることにより視野角１度に対する表示画面上の幅ｄが求まる。
ｔａｎ（θ／２）＝（ｄ／２）／Ｄ

次に、表示画面上の幅ｄを、表示画面の画素密度より求められる２画素あたりの長さ（２画素で１組の縞を構成する）で除算することにより、視野角１度あたりの表示画面上の縞の本数である空間周波数の最高周波数を求めることができる。

表示装置として例えば最高周波数が１２０ｃｐｄ程度の解像度の高いプリンタを想定すると、図２５（ａ）のようにＪａｒｖｉｓフィルタ８５１およびＦｌｏｙｄフィルタ８５２でも人間の視覚特性８４０において知覚しにくい周波数帯域に量子化誤差を変調することができる。なお、これらの代表的なフィルタの振幅特性は異なっている。一般に、低域を重視する場合にはＪａｒｖｉｓフィルタが用いられ、より高い周波数を扱う場合にはＦｌｏｙｄフィルタが用いられる。

しかしながら、表示装置として水平方向１９２０画素×垂直方向１０８０画素の高精細ディスプレイを想定すると、視野角に対する単位角度あたりの最高周波数は約３０ｃｐｄとなり、図２５（ｂ）のようにＪａｒｖｉｓフィルタ８５１およびＦｌｏｙｄフィルタ８５２では、人間の視覚特性８４０に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調しきれていないことがわかる。このような事態は、表示装置の画素密度によってサンプリング周波数が決まってしまう一方で、人間の視覚特性は固有の値を有することに起因する。
貴家仁志著，「よくわかるディジタル画像処理」，第６版，ＣＱ出版株式会社，２０００年１月，ｐ．１９６−２１３

上述の誤差拡散法を用いることで、画像処理装置内の処理またはデジタル伝送に伴う階調変換による量子化誤差を人間の視覚特性で知覚しにくい周波数帯域に変調することができる。しかしながら、誤差拡散法に用いられるフィルタ特性は一意に定められている。そのため、視聴する表示装置の性能や表示装置との間の視聴距離といった視聴条件が変われば、その表示装置における空間周波数の最高周波数も変わることから、一意に定められたフィルタ特性ではその表示装置に適した誤差拡散処理にならない場合がある。また、画像信号を表示するディスプレイ装置に対しては、上述のＪａｒｖｉｓフィルタやＦｌｏｙｄフィルタでは、量子化誤差を人間の視覚特性に対して十分感度が低い周波数帯域に変調しきれないという問題がある。

そこで、本発明では、視聴条件に応じて最適なフィルタ係数を設定することにより、人間の視覚特性に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調させることを目的とする。

本発明は、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、表示装置の視野角に対する単位角度あたりに表示される縞の本数である空間周波数に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持するフィルタ係数保持手段と、上記表示装置との間の視聴距離および上記表示装置の画素密度を視聴条件として決定する視聴条件決定手段と、上記保持されているフィルタ係数のうち上記視聴条件から算出された空間周波数に基づいて選択されたフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段と、画像信号における所定の座標位置の画素値を量子化して上記所定の座標位置の量子化画素値として出力する量子化手段を含み、当該量子化手段で発生した量子化誤差に対して上記設定されたフィルタ係数を積和演算することにより上記量子化手段の入力側に帰還するようにして上記画像信号を階調変調する階調変調手段とを具備することを特徴とする画像処理装置である。これにより、視聴条件に応じて最適なフィルタ係数を設定することによって人間の視覚特性に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記視聴条件決定手段は、上記表示装置から当該表示装置の画素数および画面サイズを受け取ってこれらに基づいて上記視聴条件を決定するようにしてもよい。これにより、表示装置から画素数および画面サイズを受け取ってこれらに基づいて視聴条件を算出させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記視聴条件決定手段は、上記表示装置から上記画素密度および上記表示装置の画面サイズを受け取ってこれらに基づいて上記視聴条件を決定するようにしてもよい。これにより、表示装置から画素密度および画面サイズを受け取ってこれらに基づいて視聴条件を算出させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記フィルタ係数は、所定の空間周波数よりも低域成分の上記量子化誤差を減少させるように設定されるようにしてもよい。これにより、所定の空間周波数よりも低域成分の量子化雑音を減少させるという作用をもたらす。
この場合において、上記所定の空間周波数は、上記空間周波数における最高周波数の略３分の２となるようにしてもよい。これにより、空間周波数における最高周波数の略３分の２よりも低域成分の量子化雑音を減少させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記階調変調手段は、上記所定の座標位置の上記量子化画素値を逆量子化して上記所定の座標位置の逆量子化画素値として出力する逆量子化手段と、上記所定の座標位置の上記量子化画素値と上記所定の座標位置の上記逆量子化画素値との差分値を上記所定の座標位置の量子化誤差として生成する差分生成手段と、上記所定の座標位置に対応する所定の領域内の上記量子化誤差のそれぞれに上記設定されたフィルタ係数を乗じて加算した値を上記所定の座標位置のフィードバック値として算出する演算手段と、上記所定の座標位置の上記修正画素値に上記所定の座標位置のフィードバック値を加算する加算手段とをさらに含むようにしてもよい。これにより、視聴条件に応じて最適なフィルタ係数を設定することによって人間の視覚特性に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調させるという作用をもたらす。

また、本発明の第２の側面において、表示装置と、当該表示装置の視野角に対する単位角度あたりに表示される縞の本数である空間周波数に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持するフィルタ係数保持手段と、画像信号における所定の座標位置の画素値を量子化して上記所定の座標位置の量子化画素値として出力する量子化手段を含み、当該量子化手段で発生した量子化誤差に対して設定されたフィルタ係数を積和演算することにより上記量子化手段の入力側に帰還するようにして上記画像信号を階調変調する階調変調手段とを備える画像処理装置において、上記表示装置との間の視聴距離および上記表示装置の画素密度を視聴条件として決定する視聴条件決定手順と、上記フィルタ係数保持手段に保持されているフィルタ係数のうち上記視聴条件から算出された空間周波数に基づいて選択されたフィルタ係数を上記階調変調手段に設定するフィルタ係数設定手順とを具備することを特徴とする画像処理装置のフィルタ係数設定処理方法またはこれら手順をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。これにより、視聴条件に応じて最適なフィルタ係数を階調変調手段に設定させるという作用をもたらす。

本発明によれば、視聴条件に応じて最適なフィルタ係数を設定することにより、人間の視覚特性に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調させることができるという優れた効果を奏し得る。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における再生表示システムの一構成例を示す図である。この再生表示システムは、記録媒体に記録されたデータ信号やデジタル放送された放送信号を再生する再生装置１０と、その再生された信号を表示する表示装置３０とを備えている。これら再生装置１０および表示装置３０は、デジタル伝送信号線５０により接続されている。再生装置１０において信号処理された画像信号および音声信号は、デジタル伝送信号線５０を介して表示装置３０に伝送されて表示装置３０の表示画面に表示される。

図２は、本発明の実施の形態における再生装置１０の一構成例を示す図である。

再生装置１０は、チューナ１１と、デコーダ１２と、プロセッサ１５と、ＲＯＭ（Read-Only Memory）１６と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１７と、デジタル伝送インターフェース（Ｉ／Ｆ）１８と、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）１９と、記録制御部２１と、記録媒体２２と、操作受付部２３と、バス２４とを備える。この再生装置１０は、デジタル伝送インターフェース１８を介して信号処理を施した画像信号および音声信号を表示装置３０に送信する。

チューナ１１は、デジタル放送の電波を受信して、操作受付部２３により指示されたチャンネルの変調波を復調するものである。このチューナ１１は、復調した画像データおよび音声データをデコーダ１２に供給する。

デコーダ１２は、チューナ１１により復調された画像データおよび音声データを復号するものである。このデコーダ１２は、復号した画像信号および音声信号をプロセッサ１５に供給する。

ＲＯＭ１６は、各種制御プログラム等を記憶するメモリである。ＲＡＭ１７は、プロセッサ１５の作業領域を保持するメモリである。

デジタル伝送インターフェース１８は、デジタル伝送信号線５０に接続された表示装置３０との間のデータ通信を行うものである。このデジタル伝送インターフェース１８は、例えば、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）やＤＶＩ（Digital Visual Interface）などのデジタル伝送インターフェースにより実現することができる。また、このデジタル伝送インターフェース１８は、プロセッサ１５により処理された画像信号および音声信号を表示装置３０に送信する。具体的には、デジタル伝送インターフェース１８は、視聴条件に関する画面情報を表示装置３０から取得してプロセッサ１５に供給する。ここにいう、視聴条件とは、表示装置３０との間の視聴距離および表示装置３０の画素密度のことであり、図２４に示したように表示装置３０における空間周波数の最高周波数を算出するためのパラメータとなる。また、視聴条件に関する画面情報とは、その視聴条件を求めるために必要となるパラメータである。本発明の実施の形態では、画素密度の算出のため、デジタル伝送インターフェース１８は、画面情報として画面の縦の長さおよび画面の縦方向の画素数をそれぞれ表示装置３０から取得する。また、視聴距離については、一般に１６：９の表示画面においては、画面の縦の長さの２．５から３．０倍が最適な視聴距離とされていることから、画面の縦の長さを２．５倍または３．０倍にしたものを視聴距離とする。そのため、視長距離は、画面情報に含まれる画面の縦の長さを用いて求めることができる。

なお、ここでは一例として、視聴条件の１つである画素密度を画面の縦の長さおよび画面の縦方向の画素数から算出することにしているが、画面の横幅および画面の横方向の画素数から算出するようにしてもよい。また、もう一方の視聴条件である視聴距離については、画面の縦の長さに基づいて算出することにしているが、画面の縦の長さの代わりに画面の横幅を用いて算出するようにしてもよい。この場合には、例えば、次式に示す１６：９の表示画面における画面の横幅と視聴距離との関係式を用いて算出することができる。
画面の横幅＝視聴距離×０．６５０

ネットワークインターフェース１９は、インターネットまたはＬＡＮ（Local Area Network）などに接続された外部装置とデータ通信を行うものである。

記録制御部２１は、プロセッサ１５の制御に基づいて記録媒体２２に画像データを所定のフォーマットで記録し、または、記録媒体２２に記録された画像データを読み出すものである。

記録媒体２２は、映像データを保持するものである。この記録媒体２２は、例えば、ハードディスクドライバやブルーレイディスクなどである。

操作受付部２３は、再生装置１０の使用者からのテレビチャンネル選択または記録媒体２２に保持されている画像データの再生および停止等の操作入力を受け付けるものである。

プロセッサ１５は、ＲＯＭ１６に記憶されている制御プログラムに基づいて再生装置１０の各構成部を制御するものである。例えば、プロセッサ１５は、デジタル伝送インターフェース１８から供給された画面情報（画面の縦の長さおよび画面の縦方向の画素数）から視聴条件（画素密度および視聴距離）を算出し、図２４に示したように視聴条件から表示装置３０における空間周波数の最高周波数を求める。そして、プロセッサ１５は、その空間周波数に基づいて、記録制御部２１またはデコーダ１２から供給された画像信号に対して量子化誤差（量子化ノイズ）を高周波領域に変調する階調変調を施し、デジタル伝送インターフェース１８を介して表示装置３０に送信するように制御する。

バス２４は、プロセッサ１５と各構成部とを相互に接続する再生装置１０のシステムバスである。

なお、ここでは、視聴条件の１つである画素密度を、表示装置３０から取得された画面の縦の長さおよび画面の縦方向の画素数から算出し、もう一方の視聴条件である視聴距離を、画面の縦の長さに基づいて算出することにしているが、表示装置３０から画素密度および画面の縦の長さを取得して、視聴距離のみ画面の縦の長さから算出するようにしてもよい。さらに、視聴距離を画面の縦の長さに基づいて算出することにしているが、例えば、表示装置３０において、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）などの技術を用いて表示装置３０のリモコンと表示装置３０の表示画面との間の距離を測定して、それを視聴距離として再生装置１０に送信させるようにしてもよい。また、視聴条件の算出のためにデジタル伝送インターフェース１８を介して表示装置３０の画面情報を取得することにしているが、操作受付部２３にて視聴条件（画素密度および視聴距離）を直接設定するようにしてもよい。

図３は、本発明の実施の形態における表示装置３０の一構成例を示す図である。

表示装置３０は、チューナ３１と、デコーダ３２と、表示制御部３３と、表示部３４と、プロセッサ３５と、ＲＯＭ３６と、ＲＡＭ３７と、デジタル伝送インターフェース（Ｉ／Ｆ）３８と、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）３９と、操作受付部４３と、バス４４とを備える。この表示装置３０は、デジタル伝送インターフェース３８を介して再生装置１０により画像処理を施された画像信号を受信して表示画面に表示させる。なお、表示制御部３３、表示部３４、プロセッサ３５およびデジタル伝送インターフェース３８以外の他の構成機能は、上述の再生装置１０のものと同様であるため、ここでの説明を省略する。

表示制御部３３は、プロセッサ３５の制御に基づいて画像信号を表示部３４に表示させるものである。

表示部３４は、表示制御部３３の制御に基づいて画像信号を表示するものである。

デジタル伝送インターフェース３８は、デジタル伝送信号線５０に接続された再生装置１０との間のデータ通信を行うものである。具体的には、デジタル伝送インターフェース３８は、プロセッサ３５の制御に基づいて上述の画面情報（画面の縦の長さおよび画面の縦方向の画素数）を再生装置１０に送信する。また、このデジタル伝送インターフェース３８は、再生装置１０により処理された画像信号および音声信号を受信する。

プロセッサ３５は、ＲＯＭ３６に記憶されている制御プログラムに基づいて表示装置３０の各構成部を制御するものである。具体的には、例えば、プロセッサ３５は、デジタル伝送インターフェース３８を介して表示装置３０の画面情報を再生装置１０に送信させるように制御する。また、プロセッサ３５は、デジタル伝送インターフェース３８またはデコーダ３２から供給された画像信号を表示部３４に表示させるように制御する。

図４は、本発明の実施の形態における再生装置１０の機能構成例を示す図である。この再生装置１０は、階調変調器２００と、フィルタ係数設定部２６０と、フィルタ係数保持部２７０と視聴条件決定部２８０とを備える。

階調変調器２００は、信号線２０１から２次元画像信号を入力信号ＩＮ（ｘ，ｙ）として入力して、信号線２０９から出力信号ＯＵＴ（ｘ，ｙ）を出力するものである。また、この階調変調器２００は、ΔΣ変調器を構成しており、量子化誤差を高周波領域に変調するノイズシェーピング効果を有する。

量子化部２１０は、加算器２５０の出力を量子化する量子化器である。この量子化部２１０は、例えば加算器２５０から１２ビット幅のデータが入力された場合、下位４ビットを切り捨てて、上位８ビットを出力信号ＯＵＴ（ｘ，ｙ）として出力する。

逆量子化部２２０は、量子化部２１０によって量子化された出力信号ＯＵＴ（ｘ，ｙ）を逆量子化する逆量子化器である。この逆量子化部２２０は、例えば量子化された出力信号ＯＵＴ（ｘ，ｙ）が８ビット幅である場合、下位４ビットに「００００」を埋め込んで（padding）、１２ビット幅データを出力する。

減算器２３０は、加算器２５０の出力と逆量子化部２２０の出力との差分を算出する減算器である。この減算器２３０は、加算器２５０の出力から逆量子化部２２０の出力を減算することにより、量子化部２１０において切り捨てられた量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）を信号線２３９に出力する。

フィードバック演算部２４０は、減算器２３０から出力された過去の量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）に対して、フィルタ係数設定部２６０により設定されたフィルタ係数を乗じてそれらを加算するものである。このフィードバック演算部２４０による積和演算によって算出された値は、フィードバック値として加算器２５０に供給される。

加算器２５０は、階調変調器２００に入力された修正信号Ｆ（ｘ，ｙ）に対して、フィードバック演算部２４０によって算出されたフィードバック値をフィードバックするための加算器である。この加算器２５０は、階調変調器２００に入力された修正信号Ｆ（ｘ，ｙ）と、フィードバック演算部２４０によって算出されたフィードバック値とを加算して、その結果を量子化部２１０および減算器２３０に出力する。

この画像処理装置において、階調変調器２００は、以下のような入出力関係を有する。

ＯＵＴ（ｘ，ｙ）＝Ｆ（ｘ，ｙ）＋（１−Ｇ）×Ｑ（ｘ，ｙ）
すなわち、量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）は、「１−Ｇ」のノイズシェーピングにより、高域に変調されることがわかる。

フィルタ係数設定部２６０は、視聴条件決定部２８０から供給された視聴条件に基づいて、視聴条件から定まる空間周波数に対応付けられたフィルタ係数をフィルタ係数保持部２７０から選択するものである。そして、このフィルタ係数設定部２６０は、選択したフィルタ係数をフィードバック演算部２４０に設定する。このフィルタ係数設定部２６０は、プロセッサ１５により実現することができる。

フィルタ係数保持部２７０は、空間周波数に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持するものである。このフィルタ係数保持部２７０は、ＲＯＭ１６により実現することができる。

視聴条件決定部２８０は、表示装置３０から画面情報を受け取って視聴条件を算出するものである。なお、画面情報を受け取ることができない場合には、予め定められた値を用いて視聴条件を算出してもよい。この視聴条件決定部２８０は、算出した視聴条件をフィルタ係数設定部２６０に供給する。この視聴条件決定部２８０は、デジタル伝送インターフェース１８およびプロセッサ１５によって実現することができる。

図５は、本発明の実施の形態における画像信号の各画素の処理順序を示す図である。ここでは、画像信号の各画素の配置として、左上を基準座標（０，０）として、横軸に水平方向Ｘ、縦軸に垂直方向Ｙをそれぞれ示している。

本発明の実施の形態における画像処理は、同図の矢印のように、左から右、上から下へ順次ラスタスキャンするように行われる。すなわち、入力信号については、ＩＮ（０，０）、ＩＮ（１，０）、ＩＮ（２，０）、・・・、ＩＮ（０，１）、ＩＮ（１，１）、ＩＮ（２，１）、・・・の順に入力される。

また、フィードバック演算部２４０では、他の画素を参照する際の所定の領域として、このラスタスキャンの順序が考慮される。例えば、フィードバック演算部２４０において修正信号Ｆ（ｘ，ｙ）に対応するフィードバック値を算出する際には、点線で囲まれた領域の１２個の量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ−２）、Ｑ（ｘ−１，ｙ−２）、Ｑ（ｘ，ｙ−２）、Ｑ（ｘ＋１，ｙ−２）、Ｑ（ｘ＋２，ｙ−２）、Ｑ（ｘ−２，ｙ−１）、Ｑ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｑ（ｘ，ｙ−１）、Ｑ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｑ（ｘ＋２，ｙ−１）、Ｑ（ｘ−２，ｙ）およびＱ（ｘ−１，ｙ）、すなわち過去の量子化誤差が参照される。

なお、輝度信号Ｙ、色差信号ＣｂおよびＣｒ等からなるカラー画像信号の場合、各信号に対して階調変換処理が行われる。すなわち、輝度信号Ｙは単独で階調変換処理が行われ、色差信号ＣｂおよびＣｒについても単独で階調変換処理が行われる。

図６は、本発明の実施の形態におけるフィードバック演算部２４０の一構成例を示す図である。このフィードバック演算部２４０は、量子化誤差供給部２４１と、乗算器２４６１乃至２４７２と、加算器２４８とを備えている。

量子化誤差供給部２４１は、量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）の過去の値を供給するものである。この例では、１２個の量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ−２）、Ｑ（ｘ−１，ｙ−２）、Ｑ（ｘ，ｙ−２）、Ｑ（ｘ＋１，ｙ−２）、Ｑ（ｘ＋２，ｙ−２）、Ｑ（ｘ−２，ｙ−１）、Ｑ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｑ（ｘ，ｙ−１）、Ｑ（ｘ＋１，ｙ−１）、Ｑ（ｘ＋２，ｙ−１）、Ｑ（ｘ−２，ｙ）およびＱ（ｘ−１，ｙ）が供給されることを想定する。

乗算器２４６１乃至２４７２は、量子化誤差供給部２４１から供給される量子化誤差Ｑと、フィルタ係数ｇとの乗算を行う乗算器である。この例では、１２個のフィルタ係数を想定し、乗算器２４６１は量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ−２）とフィルタ係数ｇ（１，１）の乗算を、乗算器２４６２は量子化誤差Ｑ（ｘ−１，ｙ−２）とフィルタ係数ｇ（２，１）の乗算を、乗算器２４６３は量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ−２）とフィルタ係数ｇ（３，１）の乗算を、乗算器２４６４は量子化誤差Ｑ（ｘ＋１，ｙ−２）とフィルタ係数ｇ（４，１）の乗算を、乗算器２４６５は量子化誤差Ｑ（ｘ＋２，ｙ−２）とフィルタ係数ｇ（５，１）の乗算を、乗算器２４６６は量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ−１）とフィルタ係数ｇ（１，２）の乗算を、乗算器２４６７は量子化誤差Ｑ（ｘ−１，ｙ−１）とフィルタ係数ｇ（２，２）の乗算を、乗算器２４６８は量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ−１）とフィルタ係数ｇ（３，２）の乗算を、乗算器２４６９は量子化誤差Ｑ（ｘ＋１，ｙ−１）とフィルタ係数ｇ（４，２）の乗算を、乗算器２４７０は量子化誤差Ｑ（ｘ＋２，ｙ−１）とフィルタ係数ｇ（５，２）の乗算を、乗算器２４７１は量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ）とフィルタ係数ｇ（１，３）の乗算を、乗算器２４７２は量子化誤差Ｑ（ｘ−１，ｙ）とフィルタ係数ｇ（２，３）の乗算を、それぞれ行う。

加算器２４８は、乗算器２４６１乃至２４７２の出力を加算する加算器である。この加算器２４８による加算結果は、信号線２４９を介して加算器２５０の一方の入力にフィードバック値として供給される。

図７は、本発明の実施の形態における量子化誤差供給部２４１の一構成例を示す図である。この量子化誤差供給部２４１は、メモリ２４１１と、ライト部２４１４と、リード部２４１５および２４１６と、遅延素子２４２１乃至２４３２とを備える。

メモリ２４１１は、ラインメモリ＃０（２４１２）および＃１（２４１３）を備える。ラインメモリ＃０（２４１２）は、垂直方向Ｙ＝（ｙ−２）のラインの量子化誤差Ｑを保持するメモリである。ラインメモリ＃１（２４１３）は、垂直方向Ｙ＝（ｙ−１）のラインの量子化誤差Ｑを保持するメモリである。

ライト部２４１４は、メモリ２４１１に量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）を書き込むものである。リード部２４１５は、ラインメモリ＃０（２４１２）から垂直方向Ｙ＝（ｙ−２）のラインの量子化誤差Ｑを１つずつ読み出すものである。リード部２４１５の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ＋２，ｙ−２）は、遅延素子２４２４に入力されるとともに、信号線２４４５を介して乗算器２４６５の一方の入力として供給される。また、リード部２４１６は、ラインメモリ＃１（２４１３）から垂直方向Ｙ＝（ｙ−１）のラインの量子化誤差Ｑを１つずつ読み出すものである。リード部２４１６の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ＋２，ｙ−１）は、遅延素子２４２９に入力されるとともに、信号線２４５０を介して乗算器２４７０の一方の入力として供給される。

遅延素子２４２１乃至２４２４は、リード部２４１５の出力を遅延させるシフトレジスタを構成する。すなわち、遅延素子２４２４の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ＋１，ｙ−２）は、遅延素子２４２３に入力されるとともに、信号線２４４４を介して乗算器２４６４の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４２３の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ−２）は、遅延素子２４２２に入力されるとともに、信号線２４４３を介して乗算器２４６３の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４２２の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ−１，ｙ−２）は、遅延素子２４２１に入力されるとともに、信号線２４４２を介して乗算器２４６２の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４２１の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ−２）は、信号線２４４１を介して乗算器２４６１の一方の入力として供給される。

遅延素子２４２６乃至２４２９は、リード部２４１６の出力を遅延させるシフトレジスタを構成する。すなわち、遅延素子２４２９の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ＋１，ｙ−１）は、遅延素子２４２８に入力されるとともに、信号線２４４９を介して乗算器２４６９の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４２８の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ−１）は、遅延素子２４２７に入力されるとともに、信号線２４４８を介して乗算器２４６８の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４２７の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ−１，ｙ−１）は、遅延素子２４２６に入力されるとともに、信号線２４４７を介して乗算器２４６７の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４２６の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ−１）は、信号線２４４６を介して乗算器２４６６の一方の入力として供給される。

遅延素子２４３１および２４３２は、量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）を遅延させるシフトレジスタを構成する。すなわち、遅延素子２４３２の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ−１，ｙ）は、遅延素子２４３１に入力されるとともに、信号線２４５２を介して乗算器２４７２の一方の入力として供給される。また、遅延素子２４３１の出力である量子化誤差Ｑ（ｘ−２，ｙ）は、信号線２４５１を介して比較器２４７１の一方の入力として供給される。

信号線２３９の量子化誤差Ｑ（ｘ，ｙ）は、ラインメモリ＃０（２４１２）のアドレスｘに格納される。ラスタスキャンの順番で１ライン分の処理が終了すると、ラインメモリ＃０（２４１２）とラインメモリ＃１（２４１３）を交換することにより、ラインメモリ＃０（２４１２）に格納される量子化誤差は垂直方向Ｙ＝（ｙ−２）のラインに対応し、ラインメモリ＃１（２４１３）に格納される量子化誤差は垂直方向Ｙ＝（ｙ−１）のラインに対応するようになる。

図８は、空間周波数の最高周波数を３０ｃｐｄとした場合の人間の視覚特性およびフィルタの振幅特性を示す図である。横軸は空間周波数ｆ［ｃｐｄ］を表しており、人間の視覚特性８４０については縦軸がコントラスト感度を表し、フィルタの振幅特性（８５１、８５２および８６０）については縦軸がフィルタのゲインを表している。

人間の視覚特性８４０は、空間周波数ｆが７ｃｐｄ付近でピーク値となり、６０ｃｐｄ付近まで減衰していく。これに対し、本発明の実施の形態における再生装置による振幅特性８６０は、空間周波数ｆが１２ｃｐｄ付近までマイナス方向に減衰し、その後急峻に立ち上がる曲線となっている。すなわち、振幅特性８６０は空間周波数の最高周波数の略３分の２までの低域成分の量子化誤差を減少させるようになっており、人間の視覚特性８４０に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調している。

なお、従来のＪａｒｖｉｓフィルタ８５１およびＦｌｏｙｄフィルタ８５２では、人間の視覚特性８４０に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調しきれていないことがわかる。

図９は、本発明の実施の形態におけるデジタル伝送インターフェース１８による画面情報取得についての概念構成例を示す図である。ここでは一例として、ＨＤＭＩ規格によるインターフェースを例にして示す。ＨＤＭＩ規格では、基本となる高速伝送ラインによる伝送方向を一方向に定めており、送信側の機器をソース機器、受信側の機器をシンク機器と呼んでいる。上述の図１の例では、再生装置１０がソース機器に該当し、表示装置３０がシンク機器に該当する。この例では、ソース機器３１０およびシンク機器３２０がＨＤＭＩケーブル３３０により接続されている。そして、ソース機器３１０には送信動作を行うトランスミッタ３１１が含まれ、シンク機器３２０には受信動作を行うレシーバ３２１が含まれている。なお、トランスミッタ３１１がデジタル伝送インターフェース１８に、レシーバ３２１がデジタル伝送インターフェース３８に対応する。

トランスミッタ３１１とレシーバ３２１との間の伝送には、ＴＭＤＳシリアル伝送方式が用いられる。ＨＤＭＩ規格では、画像信号および音声信号は３つのＴＭＤＳチャンネル３３１乃至３３３を用いて伝送される。すなわち、ある垂直同期信号から次の垂直同期信号までの区間の内、水平帰線区間および垂直帰線区間を除いた区間である有効画像区間において、非圧縮の１画面分の画像の画素データに対応する差動信号が、ＴＭＤＳチャンネル３３１乃至３３３により、シンク機器３２０に向けて一方向に送信される。また、水平帰線区間または垂直帰線区間においては、音声データ、制御データまたはその他の補助データ等に対応する差動信号が、ＴＭＤＳチャンネル３３１乃至３３３により、シンク機器３２０に向けて一方向に送信される。

また、ＨＤＭＩ規格では、クロック信号がＴＭＤＳクロックチャンネル３３４により伝送される。ＴＭＤＳチャンネル３３１乃至３３３の各々では、ＴＭＤＳクロックチャンネル３３４により伝送される１クロックの間に、１０ビット分の画素データを送信することができる。

また、ＨＤＭＩ規格では、ディスプレイデータチャンネル（ＤＤＣ：Display Data Channel）３３５が設けられる。このディスプレイデータチャンネル３３５、シンク機器３２０におけるＥＤＩＤ（Extended Display Identification Data）情報をソース機器が読み出すために用いられる。ＥＤＩＤ情報とは、シンク機器３２０がディスプレイ装置である場合に、その機種、画面サイズおよびタイミングなどの設定や性能に関する情報を示すものである。このＥＤＩＤ情報は、シンク機器３２０のＥＤＩＤ ＲＯＭ３２２に保持される。

さらに、ＨＤＭＩ規格では、ＣＥＣ（Consumer Electronics Control）ライン３３６が設けられる。ＣＥＣライン３３６は、機器制御信号の双方向通信を行うためのラインである。ディスプレイデータチャンネル３３５が機器間を１対１に接続するのに対して、このＣＥＣライン３３６はＨＤＭＩに接続される全機器を直接接続する。

図１０は、ＥＤＩＤ情報の保持形式４００を示す模式図である。ＥＤＩＤ情報の保持形式４００には、製造会社／製品（Vender / Product Identification）４１０、基本表示画面パラメータ（Basic Display Parameters）４２０および基準タイミング（Standard Timing Identification）４３０などの項目が含まれている。そして、製造会社／製品４１０には、製造会社名（ID Manufacturer Name）４１１、製造コード（ID Product Code）４１２およびシリアル番号（ID Serial Number）４１３の情報が含まれている。基本表示画面パラメータ４２０には、横幅（Max. Horizontal Image Size）４２１および縦の長さ（Max. Vertical Image Size）４２２などの情報が含まれている。標準タイミング４３０には、横方向の画素数４３１、縦方向の画素数４３２および走査周波数４３３などの情報が含まれている。

以上から、本発明の実施の形態では、視聴条件決定部２８０は、ディスプレイデータチャンネル３３５を介して、ＥＤＩＤ情報のうち、縦の長さ４２２および縦方向の画素数４３２を画面情報として受け取る。そして、視聴条件決定部２８０は、視聴条件として縦の長さ４２２から視聴距離を、縦の長さ４２２および縦方向の画素数４３２から画素密度を算出する。また、視聴条件決定部２８０は、ディスプレイデータチャンネル３３５を介して画面情報を取得するが、ＥＤＩＤ ＲＯＭ３２２に縦の長さ４２２および縦方向の画素数４３２が保持されていない場合には、視聴条件決定部２８０は、ＣＥＣライン３３６を介して画面情報を取得する。それでも、これらの画面情報の一方または両方が取得できない場合には、視聴条件決定部２８０は、予め定められた値を用いて視聴条件を算出する。

図１１は、本発明の実施の形態におけるフィルタ係数保持部２７０の保持形式例を示す図である。図１１（ａ）は、４０インチの１６：９の表示画面における視聴条件（画素密度および視聴距離）に対応する空間周波数を示す対応表である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の対応表から定められた空間周波数に対応するフィルタ係数を示す対応表である。図１１（ａ）には、画素密度５１１乃至５１３と視聴距離５２１および５２２との関係から求められる空間周波数が格納されている。なお、画面の縦の長さをＶで表しており、画素密度５１１乃至５１３は、画面の縦の長さＶを画面の縦方向の画素数で除算することにより求まる。例えば、画素密度５１１は、表示装置３０の画素数が１９２０×１０８０（横×縦）であることから、Ｖ／１０８０で表している。また、視聴距離５２１および５２２は、画面の縦の長さＶをそれぞれ２．５倍および３．０倍にしたものであり、それぞれ２．５Ｖおよび３Ｖで表している。図１１（ｂ）には、図１１（ａ）の対応表から定められた空間周波数５３１乃至５３３に対応するフィルタ係数Ｇが格納されている。

上述のように、フィルタ係数保持部２７０は、図１１（ａ）に示す視聴条件と空間周波数との対応表および図１１（ｂ）に示す空間周波数とフィルタ係数との対応表を保持する構成となっている。これにより、フィルタ係数設定部２６０は、視聴条件決定部２８０から供給された視聴条件からフィルタ係数保持部２７０に保持されているフィルタ係数を取得してフィードバック演算部２４０に設定する。ここでは一例として、フィルタ係数保持部２７０では、視聴条件から空間周波数を特定した上で、その空間周波数に対応するフィルタ係数を取得する構成としたが、視聴条件から直接フィルタ係数を取得するような構成としてもよい。具体的なフィルタ係数の保持形式としては次図を参照して説明する。

図１２は、本発明の実施の形態におけるフィルタ係数保持部２７０の保持形式の変形例を示す図である。図１２には、４０インチの１６：９の表示画面における画素密度５４１乃至５４３と視聴距離５５１および５５２との関係から求められる空間周波数の代わりに、その空間周波数に対応するフィルタ係数Ｇが直接格納されている。なお、画素密度５４１乃至５４３と視聴距離５５１および５５２の項目については図１１（ａ）と同様であるため、ここでの説明を省略する。

このように、フィルタ係数保持部２７０は、図１２に示すような対応表を保持する構成としてもよい。ただし、このような構成では、空間周波数が同一となる視聴条件が複数存在する場合には、同一のフィルタ係数を重複して保持することになる。

図１３は、本発明の実施の形態による画像処理方法の処理手順例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態では、最初に、視聴条件決定部２８０から供給された視聴条件に基づいてフィルタ係数設定処理を行う（ステップＳ９１０）。次に、図５により説明したように、画像信号の左から右、上から下の方向に各画素について処理を行う（ステップＳ９３２）。次に、階調変調器２００による階調変調処理を行う（ステップＳ９５０）。この処理は１画素ずつ行われ、画像信号の最後の画素の処理が終わると、その画像信号に関する処理は終了する（ステップＳ９３４）。

図１４は、本発明の実施の形態によるフィルタ係数設定処理（ステップＳ９１０）の処理手順例を示すフローチャートである。デジタル伝送インターフェース１８を介して表示装置３０との間の通信が確立され、ディスプレイデータチャンネル３３５にて表示装置３０のＥＤＩＤ情報を取得することができたか否かが判断される（ステップＳ９１１）。そして、ＥＤＩＤ情報が取得されるまでステップＳ９１１の処理を繰り返す。一方、ＥＤＩＤ情報が取得できた場合には、画面の縦の長さを示す情報を取得することができたか否かが判断され（ステップＳ９１２）、取得できない場合には、ＣＥＣライン３３６の通信を確立させ、ＣＥＣライン３３６にて画面の縦の長さを示す情報を取得することができたか否かが判断される（ステップＳ９１３）。ＣＥＣライン３３６でも取得できない場合には、視聴条件決定部２８０により、画面の縦の長さのデフォルト値を用いて（ステップＳ９１４）視聴距離が算出される（ステップＳ９１５）。一方、ステップＳ９１２またはＳ９１３で、画面の縦の長さを示す情報が取得できた場合には、視聴条件決定部２８０により、その画面の縦の長さを示す情報を用いて視聴距離が算出される。

次に、画面の縦方向の画素数を示す情報を取得することができたか否かが判断され（ステップＳ９１６）、取得できない場合には、ＣＥＣライン３３６の通信を確立させ、ＣＥＣライン３３６にて画面の縦方向の画素数を示す情報を取得することができたか否かが判断される（ステップＳ９１７）。ＣＥＣライン３３６でも取得できない場合には、視聴条件決定部２８０により、画面の縦方向の画素数のデフォルト値（ステップＳ９１８）およびステップＳ９１５で用いられた画面の縦の長さを示す情報から画素密度が算出される（ステップＳ９１９）。一方、ステップＳ９１６またはＳ９１７で、画面の縦の長さを示す情報が取得できた場合には、視聴条件決定部２８０により、その画面の縦の長さを示す情報およびステップＳ９１５で用いられた画面の縦の長さを示す情報から画素密度が算出される（ステップＳ９１９）。

次に、フィルタ係数設定部２６０により、フィルタ係数保持部２７０に保持されているフィルタ係数のうち、算出された視聴距離および画素密度に対応するフィルタ係数が取得される（ステップＳ９２１）。このようにして取得されたフィルタ係数が、フィルタ係数設定部２６０により、フィードバック演算部２４０に設定される（ステップＳ９２２）。

図１５は、本発明の実施の形態による階調変調処理（ステップＳ９５０）の処理手順例を示すフローチャートである。加算器２５０の出力が量子化部２１０によって量子化され（ステップＳ９５１）、出力信号ＯＵＴ（ｘ、ｙ）として出力される。そして、この量子化された出力信号ＯＵＴ（ｘ、ｙ）は逆量子化部２２０によって逆量子化される（ステップＳ９５２）。

量子化部２１０による量子化前の信号と逆量子化部２２０によって逆量子化された信号との差分を、減算器２３０によって求めることによって、量子化誤差Ｑ（ｘ、ｙ）が算出される（ステップＳ９５３）。

このようにして算出された量子化誤差Ｑ（ｘ、ｙ）は蓄積され、図６により説明したように、フィードバック演算部２４０においてフィードバック値の演算に用いられる（ステップＳ９５４）。このようにして演算されたフィードバック値は、加算器２５０にフィードバックされる（ステップＳ９５５）。

次に、本発明の実施の形態の第１の変形例について図面を参照して説明する。図２では、デジタル伝送インターフェース１８を介して視聴条件に関する画面情報を取得する例について説明したが、ここでは、ネットワークインターフェース１９を介して画面情報を取得する例を示す。

図１６は、本発明の実施の形態の第１の変形例としてコンテンツ提供システムの一構成例を示す図である。ここでは、コンテンツ視聴装置７５０が外部ネットワークを通じてコンテンツ提供装置７００にアクセスしてコンテンツを視聴することを想定している。コンテンツ提供装置７００は、管理サーバー７１０と、コンテンツサーバー７３１乃至７３４と、通信部７４１とを備える。また、コンテンツ視聴装置７５０は、通信部７４２と、表示機器７６０とを備える。

管理サーバー７１０は、コンテンツサーバー７３１乃至７３４を一元管理するものである。この管理サーバー７１０は、コンテンツ視聴装置７５０からの要求に応じてコンテンツサーバー７３１乃至７３４からコンテンツデータを取得して、コンテンツ視聴装置７５０に送信する。具体的には、管理サーバー７１０は、表示機器７６０から視聴条件に関する画面情報を取得し、図４で説明したように、画面情報から求めた視聴条件に基づいて選択されたフィルタ係数を階調変調器２００に設定して階調変調処理を行う。そして、この管理サーバー７１０は、その他の所定の画像処理を施した画像信号をコンテンツ視聴装置７５０に送信する。

コンテンツサーバー７３１乃至７３４は、コンテンツデータを保持しているものであり、管理サーバー７１０の要求に応じて保持しているコンテンツデータを管理サーバー７１０に供給する。

通信部７４１および７４２は、インターネットなどのネットワークを介してコンテンツ視聴装置７５０とコンテンツ提供装置７００との間の通信を行うものである。

表示機器７６０は、コンテンツ提供装置７００から送信された画像信号を表示画面に表示するものである。

図１７は、本発明の実施の形態の第１の変形例によるフィルタ係数設定処理の処理手順例を示すフローチャートである。なお、ステップＳ９６１およびＳ９６２以外の処理は、図１４と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。また、この場合、ネットワークインターフェースを介した画面情報の取得の処理手順であるため、ＣＥＣライン３３６による処理（ステップＳ９１３およびＳ９１７）が除かれている。ネットワークインターフェースを介して表示機器７６０との間の通信が確立できたか否かが判断され、確立できた場合には（ステップＳ９６１）、ステップＳ９１２に進む。

その後、ステップＳ９２２において、取得されたフィルタ係数をフィードバック演算部２４０に設定した後、階調変調処理を行い、その他所定の画像処理を施された画像信号が表示機器７６０に送信される（ステップＳ９６２）。

以上により、管理サーバー７１０は、インターネットなどのネットワークに接続された表示機器７６０に対して、表示機器７６０からの視聴条件に関する画面情報に基づいて階調変調処理を行った画像信号を表示機器７６０に送信することができる。

次に、本発明の実施の形態の第２の変形例について図面を参照して説明する。図１６では、ネットワークインターフェースを介して視聴条件に関する画面情報を取得する例について述べたが、画面情報を取得できないことを想定して、表示機器の製造番号から画面情報を取得する例について示す。

図１８は、本発明の実施の形態の第２の変形例としてコンテンツ提供システムの一構成例を示す図である。コンテンツ提供装置７００は、図１６のコンテンツ提供装置７００に機器情報保持部７２０を加えた構成であり、管理サーバー７１０および機器情報保持部７２０以外の機能構成については図１６と同様であるため、ここでの説明を省略する。

機器情報保持部７２０は、表示機器の製造番号と視聴条件に関する画面情報とを関連付けて保持するものである。

管理サーバー７１０は、表示機器７６０から視聴条件に関する画面情報の一方または両方を取得できない場合には、表示機器７６０から製造番号を受け取って、機器情報保持部７２０からその製造番号に対応する画面情報を取得するものである。なお、これ以外の機能については、図１６で説明した管理サーバー７１０と同様であるため、ここでの説明を省略する。

図１９は、本発明の実施の形態の第２の変形例における機器情報保持部７２０の保持形式例を示す図である。機器情報保持部７２０は、製造会社名７８１、製造番号７８２、画素数７８３および画面サイズ７８４の各フィールドを保持する。ここで、画素数７８３および画面サイズ７８４が画面情報に相当する。なお、ここでは、視聴条件に関する画面情報を製造番号と関連付けて保持する例を示したが、画面情報から算出した視聴条件を製造番号と関連付けて保持してもよい。

このように、機器情報保持部７２０を設けることにより、管理サーバー７１０は、表示機器７６０から視聴条件に関する画面情報を得ることができない場合には、表示機器７６０から製造番号を取得することで、その製造番号から画面情報を取得して表示機器７６０に適した階調変調処理を行うことができるようになる。

このように、本発明の実施の形態によれば、階調変調処理を行う際に、画像信号を表示する表示装置３０からの画面情報によって算出された視聴条件に基づいてフィルタ係数を選択してフィードバック演算部２４０に設定することによって、人間の視覚特性に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調するように設定することができる。

これにより、例えば、テレビの液晶パネルの各画素値のビット幅が８ビットでも、１２ビット相当の画質を表現することができる。テレビに対する入力信号が８ビットでも様々な画像処理によって、８ビット以上のビット長になる。例えば、ノイズリダクションにより８ビットの画像が１２ビットに拡張される。液晶パネルの各画素値のビット幅が８ビットの場合、１２ビットのデータを量子化して８ビットにする必要がある。このとき、本発明を適用することにより、８ビットの液晶パネルで１２ビット相当の画質を表現することができる。また、伝送路においても同様に本発明を適用することができる。例えば、ビデオ機器からテレビへの伝送路が８ビット幅の場合、ビデオ機器にある１２ビットの画像信号を本発明により８ビット化して、テレビに転送すれば、テレビ側では１２ビット相当の画質で視聴することができる。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。

すなわち、請求項１において、フィルタ係数保持手段は例えばフィルタ係数保持部２７０に対応する。また、視聴条件決定手段は例えば視聴条件決定部２８０に対応する。また、フィルタ係数設定手段は例えばフィルタ係数設定部２６０に対応する。また、階調変調手段は例えば階調変調器２００に対応する。また、量子化手段は例えば量子化部２１０に対応する。また、フィルタ係数は例えばフィルタ係数保持部２７０のフィルタ係数Ｇに対応する。

また、請求項２において、画素数は例えば縦方向の画素数４３２または画素数７８３に対応する。また、画面サイズは例えば縦の長さ４２２または画面サイズ７８４に対応する。

また、請求項６において、逆量子化手段は例えば逆量子化部２２０に対応する。また、差分生成手段は例えば減算器２３０に対応する。また、演算手段は例えばフィードバック演算部２４０に対応する。また、加算手段は例えば加算器２５０に対応する。

また、請求項７および８において、視聴条件決定手順は例えばステップＳ９１２乃至９１９に対応する。また、フィルタ係数設定手順は例えばステップＳ９２１およびＳ９２２に対応する。

なお、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。

本発明の実施の形態における再生表示システムの一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における再生装置１０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における表示装置３０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における再生装置１０の機能構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における画像信号の各画素の処理順序を示す図である。 本発明の実施の形態におけるフィードバック演算部２４０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における量子化誤差供給部２４１の一構成例を示す図である。 空間周波数の最高周波数を３０ｃｐｄとした場合の人間の視覚特性およびフィルタの振幅特性を示す図である。 本発明の実施の形態におけるデジタル伝送インターフェース１８による画面情報取得についての概念構成例を示す図である。 ＥＤＩＤ情報の保持形式４００を示す模式図である。 本発明の実施の形態におけるフィルタ係数保持部２７０の保持形式例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるフィルタ係数保持部２７０の保持形式の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態による画像処理方法の処理手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態によるフィルタ係数設定処理（ステップＳ９１０）の処理手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態による階調変調処理（ステップＳ９５０）の処理手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第１の変形例としてのコンテンツ提供システムの一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例によるフィルタ係数設定処理の処理手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第２の変形例としてのコンテンツ提供システムの一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例における機器情報保持部７２０の保持形式例を示す図である。 表示装置にデジタル画像を表示させるまでの各構成部の処理ビット数とバス上のビット数とを例示するブロック図である。 ビットシフトによる１０ビットから８ビットへの階調変換を示す図である。 １０ビットから８ビットへのビットシフトに対しＰＤＭ調のノイズを付加した場合の画素値の変化を例示するグラフである。 １０ビットから８ビットへのビットシフトに対しＰＤＭ調のノイズを付加した場合における画像を例示する図である。 表示装置における空間周波数の最高周波数の算出に関する図である。 人間の視覚特性および従来のフィルタの振幅特性を示す図である。

符号の説明

１０ 再生装置
１１、３１ チューナ
１２、３２ デコーダ
１５、３５ プロセッサ
１６、３６ ＲＯＭ
１７、３７ ＲＡＭ
１８、３８ デジタル伝送インターフェース
１９、３９ ネットワークインターフェース
２１ 記録制御部
２２ 記録媒体
２３、４３ 操作受付部
２４、４４ バス
３０ 表示装置
３３ 表示制御部
３４ 表示部
５０ デジタル伝送信号線
２００ 階調変調器
２１０ 量子化部
２２０ 逆量子化部
２３０ 減算器
２４０ フィードバック演算部
２４１ 量子化誤差供給部
２４８、２５０ 加算器
２６０ フィルタ係数設定部
２７０ フィルタ係数保持部
２８０ 視聴条件決定部
３１０ ソース機器
３１１ トランスミッタ
３２０ シンク機器
３２１ レシーバ
３２２ ＥＤＩＤ ＲＯＭ
３３０ ケーブル
３３１〜３３３ ＴＭＤＳチャンネル
３３４ クロックチャンネル
３３５ ディスプレイデータチャンネル
３３６ ＣＥＣライン
７００ コンテンツ提供装置
７１０ 管理サーバー
７２０ 機器情報保持部
７３１〜７３４ コンテンツサーバー
７４１、７４２ 通信部
７５０ コンテンツ視聴装置
７６０ 表示機器
２４１１ メモリ
２４１４ ライト部
２４１５、２４１６ リード部
２４２１〜２４３２ 遅延素子
２４６１〜２４７２ 乗算器

Claims (8)

1. 表示装置の視野角に対する単位角度あたりに表示される縞の本数である空間周波数に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持するフィルタ係数保持手段と、
   前記表示装置との間の視聴距離および前記表示装置の画素密度を視聴条件として決定する視聴条件決定手段と、
   前記保持されているフィルタ係数のうち前記視聴条件から算出された空間周波数に基づいて選択されたフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段と、
   画像信号における所定の座標位置の画素値を量子化して前記所定の座標位置の量子化画素値として出力する量子化手段を含み、当該量子化手段で発生した量子化誤差に対して前記設定されたフィルタ係数を積和演算することにより前記量子化手段の入力側に帰還するようにして前記画像信号を階調変調する階調変調手段と
   を具備することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記視聴条件決定手段は、前記表示装置から当該表示装置の画素数および画面サイズを受け取ってこれらに基づいて前記視聴条件を決定することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記視聴条件決定手段は、前記表示装置から前記画素密度および前記表示装置の画面サイズを受け取ってこれらに基づいて前記視聴条件を決定することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 前記フィルタ係数は、所定の空間周波数よりも低域成分の前記量子化誤差を減少させるように設定されたことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
5. 前記所定の空間周波数は、前記空間周波数における最高周波数の略３分の２であることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
6. 前記階調変調手段は、
   前記所定の座標位置の前記量子化画素値を逆量子化して前記所定の座標位置の逆量子化画素値として出力する逆量子化手段と、
   前記所定の座標位置の前記量子化画素値と前記所定の座標位置の前記逆量子化画素値との差分値を前記所定の座標位置の量子化誤差として生成する差分生成手段と、
   前記所定の座標位置に対応する所定の領域内の前記量子化誤差のそれぞれに前記設定されたフィルタ係数を乗じて加算した値を前記所定の座標位置のフィードバック値として算出する演算手段と、
   前記所定の座標位置の前記修正画素値に前記所定の座標位置のフィードバック値を加算する加算手段と
   をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
7. 表示装置と、当該表示装置の視野角に対する単位角度あたりに表示される縞の本数である空間周波数に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持するフィルタ係数保持手段と、画像信号における所定の座標位置の画素値を量子化して前記所定の座標位置の量子化画素値として出力する量子化手段を含み、当該量子化手段で発生した量子化誤差に対して設定されたフィルタ係数を積和演算することにより前記量子化手段の入力側に帰還するようにして前記画像信号を階調変調する階調変調手段とを備える画像処理装置におけるフィルタ係数設定処理方法であって、
   前記表示装置との間の視聴距離および前記表示装置の画素密度を視聴条件として決定する視聴条件決定手順と、
   前記フィルタ係数保持手段に保持されているフィルタ係数のうち前記視聴条件から算出された空間周波数に基づいて選択されたフィルタ係数を前記階調変調手段に設定するフィルタ係数設定手順と
   を具備することを特徴とするフィルタ係数設定処理方法。
8. 表示装置と、当該表示装置の視野角に対する単位角度あたりに表示される縞の本数である空間周波数に応じてそれぞれ対応付けられたフィルタ係数を保持するフィルタ係数保持手段と、画像信号における所定の座標位置の画素値を量子化して前記所定の座標位置の量子化画素値として出力する量子化手段を含み、当該量子化手段で発生した量子化誤差に対して設定されたフィルタ係数を積和演算することにより前記量子化手段の入力側に帰還するようにして前記画像信号を階調変調する階調変調手段とを備える画像処理装置において、
   前記表示装置との間の視聴距離および前記表示装置の画素密度を視聴条件として決定する視聴条件決定手順と、
   前記フィルタ係数保持手段に保持されているフィルタ係数のうち前記視聴条件から算出された空間周波数に基づいて選択されたフィルタ係数を前記階調変調手段に設定するフィルタ係数設定手順と
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。